Оценка чистоты атмосферного воздуха на территории микрорайона Заводского при помощи метода лихеноиндикации

1. Введение

       Актуальность исследования

  Нет, пожалуй, на Земле такого города, в котором не функционировало бы какое-нибудь промышленное предприятие, которое не выбрасывало бы в атмосферу опасные химические вещества. Вдыхание этих веществ, накопление в продуктах питания, почве, воде приводит к нарушению здоровья людей, и в конечном итоге, к ослаблению и вымиранию нации.

        Часто ли мы задумываемся, насколько чиста окружающая среда в том  месте, где мы живём? Что является источником загрязнения? Какие факторы оказывают на неё большее воздействие? Как можно определить, хотя бы субъективно, степень загрязнённости среды?  

        В природе встречаются организмы, которые не переносят даже малейшего загрязнения. По их внешнему виду, ритму жизни, присутствию или отсутствию можно судить о среде, в которой они живут, иначе говоря, использовать в качестве указателей, индикаторов (от лат. Indice- указывать) этой среды, её общей характеристики.

      Такими индикаторами, для определения загрязнённости воздуха, могут быть лишайники. Их исчезновение или угнетение говорит о загрязнении среды техническими газами. Поэтому возникла идея изучить состояние воздушной среды в пределах одного населённого пункта при помощи метода лихеноиндикации.

Цель работы:  выявление степени загрязнённости воздуха на разных участках мкр. Заводского г. Каменска-Шахтинского по состоянию лишайников.

Задачи:  

1. изучить литературу по данной теме;
2. определить видовой состав и степень развития лишайников;
3. определить изменения среды по состоянию лишайников;
4. с помощью  биоиндикации сделать вывод о состоянии воздуха в микрорайоне Заводском.

Природа постоянно испытывает воздействие деятельности человека. Поэтому изучение природы и охрана окружающей среды – жизненная необходимость.

Практическая значимость работы заключается в том, чтобы привлечь внимание к проблеме загрязнения окружающей среды в пределах конкретного населённого пункта. Вести просветительскую работу и привлечь внимание общественности к проблеме защиты среды обитания человека.

В первой главе дается теоретическое обоснование проблемы и методов индикации.

Во второй главе практическое изучение многообразия лишайников и их состояние.

2. Обзор литературы

“Лишайники есть повсюду — от морского побережья до горных вершин, где только вечные снега мешают их продвижению, но из-за медленного роста и долгой жизни на них, в отличие от высших растений, серьезно влияют химические или другие загрязняющие атмосферу вещества, их убивает дым больших городов. Только несколько видов и при том в обедненной форме может выжить внутри или около больших населенных пунктов или промышленных центров”.

                                                                                                     Анни Лорен Смит

         Проблема загрязнения природной среды - одна из глобальных проблем современного мира. В связи с интенсивным развитием промышленности и транспорта в атмосферу, гидросферу, литосферу поступает все большее количество вредных выбросов. На земном шаре практически невозможно найти место, где бы ни присутствовали, в той или иной концентрации, загрязняющие вещества (поллютанты).

Лишайники по-разному реагируют на загрязнённость воздуха: некоторые из них не выносят даже малейшего загрязнения, и погибают; другие, наоборот, живут только в городах и прочих населенных пунктах, хорошо приспособившись к соответствующим антропогенным условиям. Изучив это свойство лишайников, можно использовать их для общей оценки степени загрязнённости окружающей среды, особенно атмосферного воздуха. На этой основе стало развиваться особое направление индикационной экологии – лихеноиндикация.  

       Как и большинство биологических методов оценки состояния окружающей среды, метод лихеноиндикации не позволяет различить конкретные вредные вещества, загрязняющие атмосферный воздух, но зато позволяет выделить территории, подверженные воздействию загрязненного воздуха. Для этого иногда бывает достаточно даже неполного описания разнообразия и обилия лишайников на единице площади в данном массиве.      

        В самом деле, внимательный человек, гуляя в лесу, непременно заметит лишайники, растущие на стволах деревьев, - большие светло-серые пятна листоватых пармелий, мучнистые подпалины накипных лишайников, свисающие с веток редкие «бороды» уснеи, алектории и др.  Все они здесь живые и нередко покрывают более половины поверхности ствола. Если пройти через какой-нибудь городской парк, то едва ли удастся обнаружить лишайники, разве только маленькие пятнышки хилых фрагментов слоевищ в трещинах коры.  

       Различия между лишайниковыми флорами естественных и культурных ландшафтов были замечены еще лихенологами прошлого столетия. Не имея тогда точных данных относительно экологических условий (климат, состав воздуха и пр.) городов, они могли только предполагать, что часть лишайников чувствительна к каким-то городским условиям, по всей вероятности, к составу воздуха. В дальнейшем было установлено, что различные виды лишайников действительно обладают разной чувствительностью. Одни растут только в естественных, не тронутых культурой ландшафтах, другие переносят умеренное влияние антропогенного воздействия, сохраняясь в небольших посёлках, селах, а третьи способны расти и в крупных городах, по крайней мере, на их окраинах.

       При изучении лишайников многих городов были обнаружены общие закономерности:  

1. Чем больше индустриализован город, чем сильнее загрязнен его воздух, тем меньше встречается в нем видов лишайников, тем меньшую площадь покрывают они на стволах деревьев и других субстратах и тем ниже их жизнеспособность.
2. При повышении степени загрязнённости воздуха первыми исчезают кустистые лишайники, за ними - листоватые и последними - накипные.  

Однако необходимо сказать, что не всегда эта зависимость подтверждается, имеются исключения.

      Видовой состав лишайников в разных частях городов (в центре, в промышленных районах, в парках, на окраинах) оказался настолько различным, что ученые стали в пределах городов выделять так называемые «зоны лишайников». Впервые они были выделены в Стокгольме, где стали различать лишайниковую «пустыню» (центр города с сильно загрязненным воздухом и фабричные районы) – здесь лишайники почти совсем отсутствуют; зону «соревнования» (части города со средней загрязненностью воздуха) – флора лишайников бедна, виды с пониженной жизнеспособностью; «нормальную» зону (периферийные районы города), где встречаются многие виды лишайников (8). по  данным Трасс Х.Х. (1977г.)).        Позднее такие зоны были установлены и в других городах.

        Долгое время не могли объяснить, какие именно факторы приводят к обеднению и даже исчезновению флоры лишайников в городах. В последнее время было доказано, что из компонентов загрязнённого воздуха на лишайники самое отрицательное влияние оказывает двуокись серы. Экспериментально установлено, что это вещество уже в концентрации 0,08 – 0,10 мг на 1м 3 воздуха начинает вредно действовать на многие лишайники: в хлоропластах водорослевых клеток появляются бурые пятна, начинается деградация хлорофилла, плодовые тела лишайников хиреют. Концентрация SO2, равная 0,5 мг/м3, губительна для всех видов лишайников, произрастающих в естественных ландшафтах. (Химические компоненты среды, влияющие на лишайники по данным Трасс Х.Х. (1977г.)).

        В последние годы одной из наиболее серьёзных экологических проблем в Ростовской области, от решения которой зависит состояние здоровья населения, является загрязнение атмосферного воздуха. Проводимый ГУ «Ростовский ЦГМС-Р» в ряде городов мониторинг состояния атмосферного воздуха показывает, что в течение длительного времени качество атмосферного воздуха не соответствует установленным гигиеническим нормативам. Многие крупные города области (Ростов-на-Дону, Новочеркасск, Волгодонск, Азов и другие) постоянно находятся в списке городов России с высоким индексом загрязнения атмосферного воздуха. В этих городах среднегодовые концентрации целого ряда загрязняющих веществ в атмосферном воздухе позволяют отнести их к факторам повышенного экологического риска для здоровья человека.

             Основными веществами, определяющими высокий уровень загрязнения атмосферного воздуха, являются оксид и диоксид азота, формальдегид, бензапирен, оксид  углерода, оксид серы и твёрдые взвешенные частицы. Согласно статистическим данным ежегодно в атмосферу поступает более 750 тыс. тонн загрязняющих веществ.

            По объёму выбросов в атмосферный воздух загрязняющие вещества распределяются следующим образом: оксид углерода – 64,1, оксиды азота 13,2, углеводороды – 12,6, оксид серы – 6,3, твёрдые взвешенные частицы – 3,7, прочие загрязняющие – 0,1 процента.

            Такое распределение загрязняющих веществ соответствует реальному распределению валовых выбросов по секторам экономики. Выбросы автотранспорта составляют более 80 процентов общего объёма выбросов, а в крупных городах, за исключением г. Новочеркасска, достигают 90-95 процентов общего объёма выбросов. Автотранспорт является доминирующим поставщиком в атмосферный воздух оксида углерода, углеводородов, бензапирена, формальдегида и частично оксидов азота. При этом следует отметить, что удельные нормативы выбросов автомобильного транспорта в России значительно превышают нормы, действующие в настоящее время в европейских странах.

           Вторым по мощности поставщиком загрязняющих веществ в атмосферный воздух является топливно-энергетический комплекс, на долю которого приходится около 12 процентов общего объёма выбросов. Далее следуют предприятия машиностроения, пищевой промышленности и строительной индустрии. (Экологический вестник Дона «О состоянии окружающей среды и природных ресурсов Ростовской области в 2007 году»)

            Общие изменения структуры лишайниковых сообществ под воздействием загрязнения проявляются в уменьшении числа видов и обилия чувствительных видов, смене субстратов и увеличении обилия устойчивых к загрязнению видов, изменение спектра жизненных форм (уменьшение доли кустистых и, в меньшей степени, листоватых лишайников). В основе этих изменений лежит дифференциальная чувствительность различных видов к воздействию поллютантов.

        Кроме того, в городах сильно изменены микроклиматические условия – здесь «суше», чем в естественных ландшафтах (примерно на пять процентов), теплее (в различных городах на 1- 3°С), меньше света. Лишайники предпочитают сырые местообитания, и эти условия, конечно, оказывают на них определенное влияние. И все же первый их «враг» в городах – загрязнённый воздух.  

        Чувствительность лишайников к загрязнению обусловлена несколькими причинами:

1. лишайники представляют собой симбиоз гриба и водорослей и любое, даже не значительное, влияние может изменять баланс взаимодействия между симбионтами, что сказывается на их жизнеспособности;
2. лишайники поглощают аэрозоли и газы всей поверхностью талломов, а также периодически подвергаются дегидратации талломов (обезвоживанию), что приводит к росту концентрации загрязняющих веществ в талломах до высоких уровней;
3. водоросль требуксия (Trebuxia), входящая в состав 80% видов лишайников, обладает высокой чувствительностью к повышенным концентрациям сернистого газа в атмосфере;
4. четкая зависимость лишайников от величины кислотности субстрата (рН среды), поллютанты могут изменять значения рН в ту или иную строну, и эти значения могут выходить за пределы выносливости одних видов и поселению на данном субстрате других.

        Установлено, что наиболее удобными для изучения являются эпифитные лишайники (обитающие на стволах и ветвях деревьев). Это связано с тем, что стволы деревьев подвергаются более сильной циркуляции воздуха в течение всего года, чем напочвенная растительность. К тому же все необходимые вещества эпифиты получают только из атмосферы, а субстрат служит им только местом для прикрепления. Эпифиты удобны для изучения еще и потому, что существуют в более-менее однородных условиях местообитания, тогда как напочвенные и эпифитные лишайники могут обитать на целой мозаике различных микроусловий и их распространение может в большей степени зависеть от случайных факторов, а не от загрязнения.